Machine électrique<B>à</B> deux rotors Pour donner<B>à</B> une machine électrique tournante le maximum de puissance dans un encombrement donné, on peut en augmenter la vitesse de rotation, mais on est assez vite limité dans cette voie par des considérations d'ordre mécanique.
Comme seule entre en ligne de compte, dans la recherche de la puissance maximale, la vitesse rela tive entre les deux parties du circuit magnétique, ap pelées communément inducteur et induit, on a<B>déjà</B> proposé de faire tourner l'inducteur et l'induit<B>à</B> des vitesses égales et de sens opposés<B>:</B> la vitesse absolue de chaque rotor est ainsi la moitié de la vitesse du rotor d'une machine classique, pour la même vitesse relative entre les deux parties du circuit magnétique. De telles machines<B>à</B> inducteur et induit tournants trouvent une application particulièrement intéressante en traction Diesel-électrique, où les questions d'en combrement et de poids sont prépondérantes<B>:</B> deux moteurs Diesel entraînent,<B>à</B> des vitesses égales et <B>de</B> sens opposés, l'un l'inducteur, l'autre l'induit, d'un alternateur.
Lorsqu'on veut appliquer cette disposition<B>à</B> une machine<B>à</B> courant continu de type classique, on se heurte<B>à</B> des difficultés considérables, qui proviennent principalement du fait que les balais solidaires du système inducteur, tournent<B>à</B> la même vitesse que cet inducteur, et que le champ magnétique tourne également<B>à</B> la vitesse de l'inducteur.
Il en résulte que la machine<B>à</B> courant continu<B>à</B> inducteur et in duit tournants présente les mêmes inconvénients que la machine<B>à</B> inducteur fixe<B>(à</B> vitesse relative égale de l'inducteur par rapport<B>à</B> l'induit), en ce qui con cerne<B>:</B> la vitesse élevée de défilement du collecteur sous les balais, cause d'usure des balais et du collec teur, et cause d'étincelles<B>;</B> la durée réduite de la commutation, cause d'étincelles<B>;</B> la fréquence d'ai mantation élevée, cause<B>de</B> pertes magnétiques im portantes.
La machine<B>à</B> courant continu<B>à</B> inducteur et in duit tournants présente d'autre part un autre incon vénient, qui résulte de sa conception<B>:</B> les balais so lidaires du système inducteur sont soumis<B>à</B> l'action de la force centrifuge, et leur pression sur le collec teur est ainsi fonction de la vitesse.
L'objet de la présente invention est une machine électrique<B>à</B> deux rotors, du type<B>à</B> courant continu, ne présentant pas les inconvénients énoncés ci-dessus.
La machine selon l'invention comprend deux ro tors, sièges de la transformation d'énergie électrique en énergie mécanique (ou<B>de</B> la transformation in verse), qui portent, sur leurs faces en regard sépa rées par un entrefer, chacun un enroulement, et est caractérisée en ce que chacun de ces enroulements est un enroulement d'induit de machine<B>à</B> courant continu, associé<B>à</B> un organe de c.ommutation assu rant le renversement du courant dans les sections de l'enroulement en un nombre, égal pour les deux rotors, de points équidistants, fixes dans l'espace. Ces points seront appelés dans ce qui suit<B>e</B> points de commutation<B> </B> et leur nombre définit la polarité de l'enroulement, polarité qui doit être la même sur les deux rotors.
Cette machine ne possède donc pas d'inducteur, dans le sens où l'on entend habituellement ce terme dans le cas d'une machine<B>à</B> courant continu.
Les deux rotors coaxiaux peuvent se présenter sous une forme cylindrique ou discoïdale, ou sous toute autre forme de révolution. Les enroulements peuvent être des bobinages en anneau ou en tam bour, être concentrés ou répartis, imbriqués ou on- dulés, <B>à</B> pas diamétral ou<B>à</B> pas raccourci, etc. Les conducteurs de l'enroulement peuvent ê.re logés dans des encoches, ou disposés suivant toute autre techni que telle que celle des circuits imprimés, par exem ple. Les enroulements des deux rotors peuvent être électriquement identiques, ou différents.
L'organe<B>de</B> commutation associé<B>à</B> chaque enroulement peut être consti.ué par l'ensemble bien connu<B>:</B> collecteur<B>à</B> la mes et balais, mais on peut aussi utiliser un autre dispositif, tel que des diodes commandées, par exem ple.
Lorsque l'enroulement d'un des rotors est relié <B>à</B> son circuit extérieur<B>à</B> travers le disposi.if de com mutation, le courant traversant cet enroulement crée dans Pentrefer un champ magnétique, fixe dans l'es pace, dont l'amplitude est fonction de l'intensité du courant, et dont la direction de l'axe est liée<B>à</B> la position des points de commutation (position des ba lais, dans le cas où le dispositif de commutation est constitué par l'ensemble d'un collecteur et de balais).
Lorsque des courants parcourent simultanément les enroulements des deux rotors, ils créent dans l'en- trefer deux champs magnétiques qui, dans le cas<B>gé-</B> néral<B>où</B> la position des points de commutation d'un rotor ne coïncide pas avec la position des points de commutation de l'autre rotor, ont des axes de di rections différentes<B>;</B> l'angle défini par les axes des deux champs magnétiques est égal<B>à</B> l'écart angu laire entre les points de commutation respectifs sur les deux rotors. Ces deux champs magnétiques ont tendance<B>à</B> se superposer<B>:</B> il s'exerce donc sur les rotors un couple, qui tend<B>à</B> faire tourner les deux rotors dans des sens opposés.
L'intensité du couple qui s'exerce entre les deux rotors est fonction, d'une part, des intensités des courants dans chaque rotor et, d'autre part, de l'écart angulaire entre les points de commutation respectifs sur les deux rotors, c'est-à-dire de l'écart angulaire entre les axes magnétiques des deux enroulements. Le sens du couple n'est fonction que du sens de l'écart angulaire entre les axes magnétiques des deux enroulements.
En se référant aux figures schématiques ci-jointes, on va décrire,<B>à</B> titre d'exemple non limitatif, et de manière schématique, une forme d'exécution de l'in vention.
La fi-,<B>1</B> représente une demi-coupe longitudi nale d'une machine conforme<B>à</B> l'invention, dont la fig. 2 représente, très schématiquement et partielle ment, une vue de face, tandis que la fi-.<B>3</B> donne un exemple d'enroulement disposé sur chacun des rotors.
En se référant<B>à</B> la fig. <B>1,</B> on voit que la machine est constituée par deux rotors concentriques, l'un in térieur<B>1</B> comprenant un empilage de tôles ferroma gnétiques 2, solidaire de l'arbre<B>3,</B> l'autre extérieur 4 comprenant un empilage de tôles<B>5,</B> solidaire de Par- CD bre <B>6.</B>
L'empilage de tôles 2 porte un enroulement<B>7</B> re lié<B>à</B> un collecteur<B>à</B> lames<B>8,</B> tandis que l'empilage <B>de</B> tôles<B>5</B> porte un enroulement<B>9</B> relié<B>à</B> un collec teur<B>à</B> lames<B>10.</B>
Les rotors Intérieur<B>1</B> et extérieur 4 peuvent tourner l'un par rapport<B>à</B> l'autre, au moyen dég roulements<B>à</B> billes<B>11</B> et 12<B>;</B> ils peuvent tourner l'un et l'autre par rapport<B>à</B> la partie fixe de 'la ma chine, au moyen des roulements<B>13</B> et 14.
La partie fixe de la machine comporte essentielle ment un flasque<B>15</B> qui porte les balais<B>16</B> frottant sur le collecteur<B>8,</B> un flanque<B>17</B> qui porte les balais <B>18</B> frottant sur le col'ecteur <B>10,</B> une carcasse<B>19</B> et un flasque 20 assurant la rigidité de l'ensemble.
La fig. <B>3</B> représente,<B>à</B> titre non limitatif, un exemp'e de schéma partiel d'enroulement pouvant être disposé sur les deux rotors. Cet enroulement est du type imbriqué simple<B>à</B> pas diamé:ral, avec deux conducteurs par encoche et huit encoches par pôle. 21 représente les encoches et 22 les dents du rotor. Les conducteurs<B>23,</B> représentés en trait plein, sont situés<B>à</B> la partie supérieure des encoches 21 et les conducteurs 24, représentés en trait pointillé, sont situés au fond des encoches 21.
Le collecteur est constitué par des lames<B>25</B> séparées par des entre- lames <B>26.</B> Les balais d'une polarité ont été désignés <B>à</B> titre d'exemple par<B>16'</B> et ceux de l'autre polarité par<B>M".</B>
La fi-. 2 représente les seuls éléments nécessaires <B>à</B> la compréhension de l'invention. Les balais d'une polarité<B>18'</B> du rotor extérieur sont reliés par des tresses souples<B>27 à</B> un anneau de connexion<B>28,</B> tan dis que les balais<B>18"</B> de polarité inverse sont reliés par des tresses souples<B>29 à</B> un anneau de con nexion<B>30. De</B> même, les balais<B>16'</B> d'une polarité <B>du</B> rotor intérieur sont. reliés par des tresses souples <B>31 à</B> un anneau de connexion<B>32</B> et les balais<B>16"</B> de polarité inverse, par des tresses souples<B>33 à</B> un anneau de connexion 34.
Les anneaux de connexion <B>28, 30, 32</B> et 34 sont fixés sur les flasques<B>15</B> et<B>17,</B> au moyen de pattes<B>35</B> basées sur les anneaux de connexion et vissées sur les flasques par l'intermé diaire de pièces isolantes<B>36,</B> comme on l'a repré senté sur la fig. <B>1,</B> seulement pour les anneaux<B>32</B> et 34, afin de simplifier la figure.
Dans le cas parti culier représenté, où la machin.- fonctionne en mo teur, et où les deux rotors<B>1</B> et 4 sont alimentés en série, les anneaux de connexion<B>30</B> et<B>32</B> sont re!iés par une pièce en<B>U 37,</B> dont chacune des branches est fixée par boulon sur l'un de ces anneaux de con nexion, et les anneaux de connexion<B>28</B> et 34 sont branchés respectivement<B>à</B> l'une des bornes d'une source de courant représentée schématiquement en<B>3 8.</B>
Le décalage angulaire entre les axes magnétiques des deux enroulements intérieur et extérieur est<B>dé-</B> fini par Pangle <B> </B> que fait l'axe oy d'un balai positif du rotor intérieur<B>1,</B> avec l'axe ox d'un balai positif du rotor extérieur 4, compté positivement dans le sens défini sur le schéma par la flèche<B>f.</B>
On désignera par H, le champ magnétique créé dans l'entrefer par le rotor intérieur<B>1,</B> par H, le champ magnétique créé dans l'entrefer par le rotor extérieur 4.
On supposera, pour simplifier, que les deux ro tors sont électriquement identiques, et l'on fera va- ricr u entre<B>0</B> et 120o, ce qui est suffisant dans le cas considéré d'une machine<B>à</B> six pôles.
Pour cf. <B>= 0</B> et<B>a =</B> 12011, les champs H et H4 sont superposés, et le couple est nul.
Pour<B>a =</B> 6011, la somme géométrique des champs H et H# est nulle, et le couple est nul.
Lorsque<B>a</B> croit de<B>0 à 600</B> (ou de<B>600 à</B> 1200), le couple croît en valeur absolue, passe par un maxi mum, puis il décroît et s'annule.
<B>A</B> deux valeurs , et cz., de (x telles que a,<B>= 600</B> et<B>a, = 60o + P,</B> correspondent la même valeur de couple en valeur absolue, et des sens de rotation inversés.
On a supposé dans cet exemple que le moteur était alimenté en courant continu. On pourrait éga lement appliquer au moteur une tension ondulée, alternalive (sinusoïdale ou non), en créneaux ou se présentant sous forme d'impulsions. Les deux ro tors, au lieu d'être alimentés en série, pourraient être couplés en parallèle ou alimentés séparément.
Le moteur décrit<B>à</B> titre d'exemple permet d'ob tenir, sur deux arbres concentriques, deux mouve ments de rotation inverse, dont les vitesses respec tives sont fonction des couples résistants appliqués sur ces arbres. Ce moteur présente notamment les particularités suivantes<B>:</B> les balais d'alimentation sont fixes dans l'espace<B>;</B> le champ magnétique résultant dans l'entrefer est fixe dans l'espace (puisque les axes magnétiques des deux rotors sont fixes dans l'espace), donc la fréquence d'aimantation d'un rotor ne<B>dé-</B> pend que de la vitesse absolue du rotor considéré<B>;
</B> il est possible de modifier les caractéristiques du mo- gissant sur le décalage angulaire des balais teur en ag d'un rotor par rapport<B>à</B> l'autre.